高中物理第一章电磁感应第六节自感现象及其应用自我小测含解析粤教版选修3-2
高中物理第一章第六节自感现象及其应用课件粤教版选修3-2
A.有阻碍电流的作用,最后电流由 I0 减为零 B.有阻碍电流的作用,最后电流总小于 I0 C.有阻碍电流增大的作用,因而电流 I0 保持不变 D.有阻碍电流增大的作用,但最后电流还是增大到 2I0 解析:合上电键将一电阻短路时,在闭合回路中因电流发 生变化,会产生感应电动势,此电动势的作用是阻碍电路中电 流的增加.虽然感应电动势的作用是阻碍闭合电路中电流的变
图 1-6-6
答案:电键闭合瞬间, a 将慢慢亮起来,b 立即变亮.稳 定后两灯都正常发光,a 的功率大,较亮.这时 L 的作用相当 于一只普通的电阻(就是该线圈的内阻);断开瞬间,通过 a 的 电流将逐渐减小,a 渐渐变暗到熄灭,而 abRL 组成同一个闭合 回路,所以 b 灯也将逐渐变暗到熄灭,而且开始还会闪亮一下, 这时 L 相当于一个电源.
第六节 自感现象及其应用
知识点1 自感现象 1.自感:由于___导__体__本__身__的__电__流__变__化___而产生的电磁感应 现象叫自感. 2.自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势叫自感电 动势,它总是阻碍导体中电流的变化. 自感电动势既可以阻碍导体本身的电流增加,也可以阻碍 导体本身的电流减小.
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➢ He who falls today may rise tomorrow.
选开 择放
在;பைடு நூலகம்
冬有
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高中物理第一章电磁感应第六节自感现象及其应用讲义含解析粤教选修3_2
自感现象及其应用1.当线圈中电流变化时,线圈本身产生自感电动势,这个电动势阻碍原电流的变化。
2.自感电动势的大小与通过线圈的磁通量变化的快慢和自感系数大小有关。
3.线圈越粗、越长、匝数越多,它的自感系数就越大。
此外,有铁芯的线圈自感系数比没有铁芯时大得多。
一、自感现象1.实验探究2.自感现象由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫做自感现象。
3.自感电动势在自感现象中产生的感应电动势,叫做自感电动势。
二、自感系数1.物理意义描述通电线圈自身影响自感电动势的特性的物理量,简称自感或电感。
2.影响因素线圈的形状、长短、匝数和有无铁芯。
线圈越粗、越长、匝数越多,其自感系数就越大,有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。
3.单位亨利,简称亨,符号是H,常用的较小单位有毫亨和微亨。
三、日光灯1.构造如图161所示,由灯管、镇流器和启动器组成。
图1612.灯管(1)工作原理:在高压激发下,灯管内两灯丝间的气体导电,发出紫外线,管壁上的荧光粉在紫外线的照射下发出可见光。
(2)气体导电的特点:只有当灯管两端的电压达到一定值时,气体才能电离导电;而要在灯管中维持一定大小的电流,所需的电压却低得多。
3.启动器的构造及作用(1)构造:双金属片(U形动触片和静触片)。
(2)作用:在开关闭合后,使电路短暂接通再将电路断开。
4.镇流器的作用(1)启动时产生瞬时高压使灯管发光。
(2)正常发光时,起着降压、限流的作用,保证日光灯的正常工作。
1.自主思考——判一判(1)线圈的自感系数与电流大小无关,与电流的变化率有关。
(×)(2)线圈自感电动势的大小与自感系数L有关,反过来,L与自感电动势也有关。
(×)(3)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。
(√)(4)自感现象中,感应电流一定与原电流方向相反。
(×)(5)一个线圈中的电流均匀增大,自感电动势也均匀增大。
高中物理粤教版选修3-2习题 第一章 电磁感应 第6节 课后提能训练 Word版含答案
第一章第六节基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中,第1~4题只有一项符合题目要求,第5~6题有多项符合题目要求)1.关于线圈的自感系数,下列说法中正确的是( )A.线圈中产生的自感电动势越大,线圈的自感系数一定越大B.线圈中电流变化越快,自感系数越大C.线圈中电流为零时,自感系数也为零D.线圈的自感系数是由线圈本身的几何尺寸及铁芯情况决定的量【答案】D2.如图所示的电路中,两个相同的电流表G1和G2,零点均在刻度盘的中央.当电流从“+”接线柱流入时,指针向右摆;当电流从“-”接线柱流入时,指针向左摆.在电路接通后再断开开关S的瞬间,下述说法中正确的是( )A.G1指针向右摆,G2指针向左摆B.G1指针向左摆,G2指针向右摆C.G1、G2的指针都向右摆D.G1、G2的指针都向左摆【答案】A3.如图所示是日光灯的电路图.日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成.关于日光灯的原理,下列说法不正确的是( )A.日光灯启动,利用了镇流器中线圈的自感现象B.日光灯正常发光时,镇流器起着降压限流的作用C.日光灯正常发光后取下启动器,日光灯仍能正常工作D.日光灯正常发光后取下启动器,日光灯不能正常工作【答案】D4.(2016·肇庆期末)如图所示,电源电动势为E,线圈L的电阻不计.以下判断正确的是( )A.闭合S,稳定后,电容器两端电压为EB.闭合S,稳定后,电容器的a极带正电C.断开S的瞬间,电容器的a极板将带正电D.断开S的瞬间,电容器的a极板将带负电【答案】C【解析】闭合开关稳定后,L相当于导线,两端电压为零,A、B错误;断开开关瞬间,L 自感电流与原先方向相同,故a板将带正电,b板将带负电.5.(2016·佛山期末)如图,E为电池,L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈,L1、L2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡,S是控制电路的开关.对于这个电路,下列说法正确的是( )A.刚闭合开关S的瞬间,通过L1、L2的电流大小相等B.刚闭合开关S的瞬间,通过L1、L2的电流大小不相等C.闭合开关S待电路达到稳定,L1、L2比原来更亮D.闭合开关S待电路达到稳定,再将S断开瞬间,L2立即熄灭,L1闪亮一下再熄灭【答案】AD【解析】由于L自感足够大,开关刚闭合时,无电流通过L,故通过L1、L2的电流大小相等,A对,B错;闭合开关稳定后,L1被短路,不亮,L2更亮,C错;稳定后再断开开关,L2两端电压为零,立即熄灭,L1两端电压突然增高然后逐渐变成零,D正确.6.在图中,线圈M和线圈P绕在同一铁芯上,则( )A.当合上开关S的一瞬间,线圈P里没有感应电流B.当合上开关S的一瞬间,线圈P里有感应电流C.当断开开关S的一瞬间,线圈P里没有感应电流D.当断开开关S的一瞬间,线圈P里有感应电流【答案】BD二、非选择题7.如图所示的电路中,电源电动势E=6 V,内电阻不计,L1、L2两灯均标有“6 V0.3 A”,电阻R与电感线圈的直流电阻R L阻值相等,均为20 Ω.分析:S闭合和断开的瞬间,求L1、L2两灯的亮度变化.【答案】见解析【解析】当电键闭合的瞬间,电感支路相当于断路.计算可知:I1=0.1 A,I2=0.2 A.即电键闭合的瞬间,两灯同时亮,L2灯较L1灯更亮.稳定后,两灯亮度相同.电键断开时,显然L1立即熄灭,L2逐渐熄灭.8.如图所示的电路中,电流表的内阻不计,电阻R1=2.5 Ω,R2=7.5 Ω,线圈的直流电阻可以忽略.闭合开关S的瞬间,电流表读数I1=0.2 A,当线圈中的电流稳定后,电流表的读数I2=0.4 A,试求电池的电动势和内阻.【答案】3 V 5 Ω【解析】闭合开关S的瞬间,R1和R2串联接入电路,由闭合电路欧姆定律得I1=ER1+R2+r,电路稳定后,R2被短路,由闭合电路欧姆定律得I2=ER1+r,联立解得E=3 V,r=5 Ω.能力提升9.(多选)如图所示的四个日光灯的连接线路中,S1为启动器,S2为开关,L是镇流器,能使日光灯正常发光的是( )【答案】AC【解析】镇流器待灯点亮后起降压限流的作用,故应和主线路串联,启动器相当于开关,A、C符合.10.(多选)如图所示的电路中,三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接,电感的电阻忽略不计,开关S从闭合状态突然断开时,下列判断正确的有( )A.a先变亮,然后逐渐变暗B.b先变亮,然后逐渐变暗C.c先变亮,然后逐渐变暗D.b、c都逐渐变暗【答案】AD11.(多选)下列说法中正确的是( )A.日光灯在接通电源后,电流首先通过镇流器和启动器,启动器中的氖气发出辉光后,启动器自动断开B.日光灯在接通电源后,电源的电压加在启动器两极之间,使启动器中的氖气发出辉光后,启动器接通,然后有电流通过镇流器、启动器和灯管的灯丝C.电路接通后,由于启动器中的氖气停止放电,启动器两个触片分离,电路自动断开,此过程中镇流器由于自感,而产生高电压加在灯管两端,使灯管内的气体电离,并形成电流通过灯管D.日光灯正常工作后,启动器不再起作用,镇流器也没有什么作用了【答案】BC12.如图所示,设电源的电动势为E=10 V,内阻不计,L与R的电阻均为5 Ω,两灯泡的电阻均为R s=10Ω.(1)求断开S的瞬间,灯泡L1两端的电压;(2)画出断开S前后一段时间内流过L1的电流随时间的变化规律.(1)10 V (2)见解析【解析】(1)电路稳定工作时,由于a 、b 两点的电势相等,导线ab 上无电流流过.因此通过L 的电流为I L =E 2R =1010A =1 A , 流过L 1的电流为I S =E 2R S =1020A =0.5 A , 断开S 的瞬间,由于线圈要想维持I L 不变,而与L 1组成闭合回路,因此通过L 1的最大电流为1 A .所以此时L 1两端的电压为U =I L R S =10 V(正常工作时为5 V).(2)断开S 前,流过L 1的电流为0.5 A 不变,而断开S 的瞬间,通过L 1的电流突变为1 A ,且方向也发生变化,然后渐渐减小到零,所以它的图象应为右图所示(t 0为断开S 的时刻).注:实际上从t 0开始,电流持续的时间一般是很短的.。
高中物理第一章电磁感应第六节自感现象及其应用学案粤教版选修3_2
第六节自感现象及其应用[学习目标] 1.了解自感现象及其应用.2.能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象.3.了解自感系数的决定因素.4.了解日光灯的发光原理.一、自感现象[导学探究] (1)通电自感:如图1所示,开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同?图1(2)断电自感:如图2所示,先闭合开关使灯泡发光,然后断开开关,两灯泡的发光情况有什么不同?图2答案(1)灯泡L2立即发光,灯泡L1逐渐亮起来.(2)L2立即熄灭,L1闪亮一下,再逐渐熄灭.[知识梳理] 自感现象及自感电动势的定义和特点(1)定义:由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象.在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势.(2)自感电动势的大小:跟穿过线圈的磁通量变化快慢有关,还跟自感系数有关.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)在实际电路中,自感现象有害而无益.( )(2)只要电路中有线圈,自感现象就会存在.( )(3)发生断电自感时,因为断开电源之后电路中还有电流,所以不符合能量守恒定律.( )(4)线圈中的电流变化越快,自感现象越明显.( )答案(1)×(2)×(3)×(4)√二、日光灯[导学探究] 自感现象可分为断电自感和通电自感.在使日光灯管启动的过程中(如图3为日光灯的结构)应用了哪种自感现象?启动器在日光灯电路中的作用是什么?图3答案断电自感自动开关[知识梳理]1.灯管:在高压激发下,两灯丝间的气体导电,发出紫外线,管壁上的荧光粉在紫外线照射下发出可见光.2.启动器:在开关闭合后,氖气放电发出辉光,辉光产生热量使动触片膨胀变形,与静触片接触之后,辉光放电消失,动触片降温恢复原状,与静触片分离,电路断开.3.镇流器:启动时产生瞬时高电压使灯管发光,正常发光时,起着降压限流的作用.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)没有启动器,在安启动器的位置,可以用一根导线,通过瞬时接通、断开的方式,使日光灯点亮.( )(2)日光灯点亮后,启动器就没有作用了.( )(3)在日光灯正常工作中,镇流器只会消耗电能,没有作用.( )(4)日光灯正常工作的电压高于220V.( )答案(1)√(2)√(3)×(4)×一、自感现象的分析例1 如图4所示,电感线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,L A、L B是两个相同的灯泡,且在下列实验中不会烧毁,电阻R2阻值约等于R1的两倍,则 ( )A.闭合开关S时,L A、L B同时达到最亮,且L B更亮一些B.闭合开关S时,L A、L B均慢慢亮起来,且L A更亮一些C.断开开关S时,L A慢慢熄灭,L B马上熄灭D.断开开关S时,L A慢慢熄灭,L B闪亮后才慢慢熄灭图4答案 D解析由于灯泡L A与线圈L串联,灯泡L B与电阻R2串联,当S闭合的瞬间,通过线圈的电流突然增大,线圈产生自感电动势,阻碍电流的增加,所以L B先亮,A、B错误.由于L A所在的支路电阻阻值偏小,故稳定时电流大,即L A更亮一些,当S断开的瞬间,线圈产生自感电动势,两灯组成的串联电路中,电流从I A开始减小,故L A慢慢熄灭,L B闪亮后才慢慢熄灭,C错误,D正确.自感线圈对电流的变化有阻碍作用,具体表现为:(1)通电瞬间自感线圈处相当于断路.(2)断电时,自感线圈相当于电源,其电流由原值逐渐减小,不会发生突变(必须有闭合回路).(3)电流稳定时自感线圈相当于导体,若其直流电阻忽略不计,则相当于导线.针对训练(多选)如图5所示,L为一纯电感线圈(即电阻为零),L A是一灯泡,下列说法正确的是 ( )图5A.开关S闭合瞬间,无电流通过灯泡B.开关S闭合后,电路稳定时,无电流通过灯泡C.开关S断开瞬间,无电流通过灯泡D.开关S闭合瞬间,灯泡中有从a到b的电流,而在开关S断开瞬间,灯泡中有从b到a 的电流答案BD解析开关S闭合瞬间,灯泡中的电流从a到b,A错误;线圈由于自感作用,通过它的电流逐渐增加,开关S接通后,电路稳定时,纯电感线圈对电流无阻碍作用,将灯泡短路,灯泡中无电流通过,B正确;开关S断开的瞬间,由于线圈的自感作用,线圈中原有向右的电流将逐渐减小,线圈与灯泡形成回路,故灯泡中有从b到a的瞬间电流,C错误,D正确.二、自感现象的图象问题例2 如图6所示的电路中,S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2A,流过灯泡的电流是1A,现将S突然断开,S断开前后,能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是( )图6答案 D解析开关S断开前,通过灯泡D的电流是稳定的,其值为1A.开关S断开瞬间,自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势,使线圈中的电流从原来的2A逐渐减小,方向不变,且同灯泡D构成回路,通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同,也应该是从2A逐渐减小到零,但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反,D对.1.断电时,自感线圈处电流由原值逐渐减小,不能发生突变,而且电流方向也不变.2.断电前后,无线圈的支路要注意电流方向是否变化.三、对日光灯的原理的理解例3 (多选)在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管,下列说法中正确的是( ) A.日光灯点燃后,镇流器、启动器都不起作用B.镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压,点燃后起降压限流作用C.日光灯点亮后,启动器不再起作用,可以将启动器去掉D.日光灯点亮后,使镇流器短路,日光灯仍能正常发光,并能降低对电能的消耗答案BC解析日光灯工作时都要经过预热、启动和正常工作三个不同的阶段,它们的工作电路如图所示.在启动阶段镇流器与启动器配合产生瞬时高压.工作时,电流由镇流器经灯管,不再流过启动器,故日光灯启动后启动器不再工作,可以去掉,而镇流器还要起降压限流作用,不能去掉,故选B、C.1.关于自感现象,下列说法正确的是( )A.感应电流一定和原来的电流方向相反B.对于同一线圈,当电流变化越大时,线圈产生的自感电动势也越大C.对于同一线圈,当电流变化越快时,线圈的自感系数也越大D.对于同一线圈,当电流变化越快时,线圈中的自感电动势也越大答案 D解析当电流增大时,感应电流的方向与原来的电流方向相反,当电流减小时,感应电流的方向与原来的电流方向相同,故选项A错误;自感电动势的大小,与电流变化快慢有关,与电流变化大小无关,故选项B错误,D正确;自感系数只取决于线圈本身的因素及有无铁芯,与电流变化情况无关,故选项C错误.2.如图所示,S为启动器,L为镇流器,其中日光灯的接线图正确的是( )答案 A解析根据日光灯的工作原理,要想使日光灯发光,灯丝需要预热发出电子,灯管两端应有瞬时高压,这两个条件缺一不可.当启动器动、静触片分离后,选项B中灯管和电源断开,选项B错误;选项C中镇流器与灯管断开,无法将瞬时高压加在灯管两端,选项C错误;选项D中灯丝左、右端分别被短接,无法预热放出电子,不能使灯管内气体导电,选项D错误.3.在如图7所示的电路中,L为电阻很小的线圈,G1和G2为零刻度在表盘中央的两相同的电流表.当开关S闭合时,电流表G1、G2的指针都偏向右方,那么当断开开关S时,将出现的现象是( )图7A.G1和G2指针都立即回到零点B.G1指针立即回到零点,而G2指针缓慢地回到零点C.G1指针缓慢地回到零点,而G2指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点D.G2指针缓慢地回到零点,而G1指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点答案 D解析根据题意,电流方向自右向左时,电流表指针向右偏,那么,电流方向自左向右时,电流表指针应向左偏.当开关S断开的瞬间,G1中原电流立即消失,而对于G2所在支路,由于线圈L的自感作用,阻碍电流不能立即消失,自感电流沿L、G2、G1的方向,在由它们组成的闭合回路中继续维持一段时间,即G2中的电流按原方向自右向左逐渐减为零,此时G1中的电流和原电流方向相反,变为自左向右,且与G2中的电流同时缓慢减为零,故选项D 正确.4.在如图8所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L 和一个滑动变阻器R.闭合开关S后,调节R,使L1和L2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流均为I.然后,断开S.若t′时刻再闭合S,则在t′前后的一小段时间内,能正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是( )图8答案 B一、选择题(1~6题为单选题,7~10题为多选题)1.如图1所示,两个电阻阻值均为R,电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计,S原来断开,电路中电流I0=E2R,现将S闭合,于是电路中产生了自感电动势,此自感电动势的作用是 ( )图1A.使电路的电流减小,最后由I0减小到零B.有阻碍电流增大的作用,最后电流小于I0C.有阻碍电流增大的作用,因而电流总保持不变D .有阻碍电流增大的作用,但电流最后还是变为2I 0答案 D解析 S 闭合,电路中电阻减小,电流增大,线圈产生的自感电动势的作用是阻碍原电流的增大,A 错;阻碍电流增大,不是不让电流增大,而是让电流增大的速度变慢,B 、C 错;最后达到稳定时,电路中电流为I =E R=2I 0,故D 正确.2.如图2所示是日光灯的结构示意图,若按图示的电路连接,关于日光灯发光的情况,下列叙述中正确的是( )图2A .S 1接通,S 2、S 3断开,日光灯就能正常发光B .S 1、S 2接通,S 3断开,日光灯就能正常发光C .S 3断开,接通S 1、S 2后,再断开S 2,日光灯就能正常发光D .当日光灯正常发光后,再接通S 3,日光灯仍能正常发光答案 C解析 当S 1接通,S 2、S 3断开时,电源电压220V 直接加在灯管两端,达不到灯管启动的高压,不能使气体电离导电,日光灯不能发光,选项A 错误.当S 1、S 2接通,S 3断开时,灯丝两端被短路,电压为零,不能使气体电离导电,日光灯不能发光,选项B 错误.当日光灯正常发光后,再接通S 3,则镇流器被短路,灯管两端电压过高,会损坏灯管,选项D 错误.只有当S 1、S 2接通,灯丝被预热,发出电子,再断开S 2,镇流器中产生很大的自感电动势,和原电压一起加在灯管两端,使气体电离,日光灯正常发光,选项C 正确.3.如图3所示的电路中,A 1和A 2是两个相同的小灯泡,L 是一个自感系数相当大的线圈,其阻值与R 相同.在开关S 接通和断开时,灯泡A 1和A 2亮暗的顺序是( )图3A .接通时A 1先达最亮,断开时A 1后灭B .接通时A 2先达最亮,断开时A 1后灭C .接通时A 1先达最亮,断开时A 1先灭D .接通时A 2先达最亮,断开时A 2先灭答案 A解析 当开关S 接通时,A 1和A 2同时亮,但由于自感现象的存在,流过线圈的电流由零变大时,线圈上产生自感电动势阻碍电流的增大,使通过线圈的电流从零开始慢慢增加,所以开始时电流几乎全部从A1通过,而该电流又将同时分路通过A2和R,所以A1先达最亮,经过一段时间电路稳定后,A1和A2达到一样亮;当开关S断开时,电源电流立即为零,因此A2立即熄灭,而对A1,由于通过线圈的电流突然减小,线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小,使线圈L和A1组成的闭合电路中有感应电流,所以A1后灭.4.在制作精密电阻时,为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象,采取了双线绕法,如图4所示,其道理是( )图4A.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的自感电动势相互抵消B.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的感应电流互相抵消C.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的磁通量互相抵消D.当电路中的电流变化时,电流的变化量相互抵消答案 C解析能否有感应电动势,关键在于穿过回路的磁通量是否变化.由于导线是双线绕法,使穿过回路的磁通量等于零,无论通过的电流变化与否,磁通量均为零不变,所以不存在感应电动势和感应电流.5.如图5所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,自感线圈L的电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值,在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开S,下列表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图象中,正确的是( )图5答案 B解析在t=0时刻闭合开关S,由于电感线圈L产生自感电动势,阻碍电流通过,电源输出电流较小,路端电压较高,经过一段时间电路稳定后,电源输出电流较大,路端电压较低.在t=t1时刻断开S,电感线圈L产生自感电动势,与灯泡构成闭合回路,灯泡D中有反向电流通过,所以表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图象中正确的是B.6.如图6所示的电路,可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻,线圈两端并联一个电压表,用来测量自感线圈两端的直流电压,在实验完毕后,将电路拆开时应( )图6A.先断开开关S1B.先断开开关S2C.先拆去电流表D.先拆去电阻R答案 B解析该电路实际上就是用伏安法测自感线圈的直流电阻电路,在实验完毕后,由于线圈的自感现象,若电路拆开的先后顺序不对,可能会烧坏电表.当S1、S2闭合,电路稳定时,线圈中的电流由a→b,表右端为“+”,左端为“-”,指针正向偏转,先断开S1或先拆表或先拆电阻R的瞬间,线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源,其a端相当于电源的负极,b端相当于电源的正极,此时表加了一个反向电压,使指针反偏.由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压较大,可能会烧坏表.而先断开S2,由于电压表内阻很大,电路中总电阻变化很小,电流几乎不变,不会损坏其他器件,故应先断开S2.7.下列说法正确的是( )A.当线圈中电流不变时,线圈中没有自感电动势B.当线圈中电流反向时,线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反C.当线圈中电流增大时,线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反D.当线圈中电流减小时,线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反答案AC8.用电流传感器可以清楚地演示自感对电路中电流的影响,不一定要用两个灯泡作对比.电流传感器的作用相当于一个电流表,实验就用电流表的符号表示.它与电流表的一个重要区别在于,传感器与计算机相结合能够即时反映电流的迅速变化,并能在屏幕上显示电流随时间变化的图象.先按图7甲连接电路,测一次后,可以拆掉线圈,按图乙再测一次,得到(a)、(b)图象.则下列说法正确的是( )图7A.(a)图象是对应甲测得的B.(a)图象是对应乙测得的C.(b)图象是对应甲测得的D.(b)图象是对应乙测得的答案AD解析电路甲中电流在开关闭合后,由于自感电动势作用,逐渐增至最大;电路乙中电流在开关闭合后,立即增至最大,所以A、D项正确.9.如图8所示的电路中,线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,A、B是两个相同的灯泡,下列说法中正确的是( )图8A.S闭合后,A、B同时发光且亮度不变B.S闭合后,A立即发光,然后又逐渐熄灭C.S断开的瞬间,A、B同时熄灭D.S断开的瞬间,A再次发光,然后又逐渐熄灭答案BD解析线圈对变化的电流有阻碍作用,开关接通时,A、B串联,同时发光,但电流稳定后线圈的直流电阻忽略不计,使A被短路,所以A错误,B正确;开关断开时,线圈产生自感电动势,与A构成回路,A再次发光,然后又逐渐熄灭,所以C错误,D正确.10.如图9所示的电路中,L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈,D1、D2是两个完全相同的电灯,E是内阻不计的电源.t=0时刻,闭合开关S,经过一段时间后,电路达到稳定,t1时刻断开开关S.I1、I2分别表示通过电灯D1和D2中的电流,规定图中箭头所示方向为电流正方向,以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是( )图9答案AC二、非选择题11.在如图10所示的日光灯工作原理电路图中:图10(1)开关合上前,启动器的静触片和动触片是________(填“接通的”或“断开的”);(2)开关刚合上时,220V电压加在________上,使________发出辉光;(3)日光灯启动瞬间,灯管两端电压________220V(填“大于”“等于”或“小于”);(4)日光灯正常发光时,启动器的静触片和动触片________(填“接通”或“断开”),镇流器起着__________作用,保证日光灯正常工作.答案(1)断开的(2)启动器氖气放电(3)大于(4)断开降压限流解析日光灯按原理图接好电路后,当开关闭合,电源把电压加到启动器两极,使氖气放电而发出辉光.辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长,跟静触片接触而把电路接通,于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过.电路接通后,启动器中的氖气停止放电,U 形动触片冷却收缩,两个触片分离,电路自动断开,在电路突然断开的瞬间,由于镇流器中的电流急剧减小,会产生很高的自感电动势,其方向与原来电压方向相同,于是日光灯管成为电流的通路开始发光.日光灯使用的是交变电流,电流的大小和方向都在不断地变化,在日光灯正常发光时,由于交变电流通过镇流器的线圈,线圈中就会产生自感电动势,它总是阻碍电流变化,这时镇流器就起着降压限流的作用,保证日光灯的正常工作.。
2020版选修3-2粤教物理课堂课件第一章 电磁感应第六节 自感现象及其应用
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思维总结 日光灯启动过程中,镇流器和启动器共同作用;日光灯正常工作时启动 器不再起作用,但镇流器须降压限流.
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〚针对训练2-1〛 (多选)下列有关日光灯的使用方法,正确的是( ) A.日光灯的启动器丢失,作为应急措施,可以用一小段带绝缘外皮的导线 人工启动日光灯 B.日光灯在冬天使用时,启动较困难,可用热毛巾热敷灯管的中部,使之 启动容易些 C.日光灯的镇流器损坏了,可用电阻替代 D.日光灯在电压较低时,启动较困难,这时可将镇流器暂时短路,使启动 变得容易些
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题后反思 灯泡是否闪亮的判断
在断电自感现象中,判断灯泡是否突然变亮的依据是什么? 答案:取决于断电前线圈中的电流是否大于灯泡中的电流.
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〚针对训练1-1〛 (多选)如图所示为自感现象演示实验电路.L为一带铁 芯的线圈,A1、A2是两个零点在表盘中央的相同的电流表,L的直流电阻与 灯D的电阻相同,则( ) A.S闭合的瞬间,A1的读数大于A2的读数 B.S打开的瞬间,A1的读数大于A2的读数 C.S打开的瞬间,a点的电势比b点电势高 D.S打开的瞬间,a点的电势比b点电势低
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【要点透析】 1.日光灯电路 如图所示.
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2.日光灯的启动 (1)当开关闭合时,电源把电压加在启动器的两极之间,使氖气放电而发 出辉光,辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长,从而接通电路,于是镇流 器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过. (2)电路接通后,启动器中的氖气停止放电,U形动触片冷却收缩,两个触 片分离,电路自动断开,镇流器产生很高的自感电动势,方向与原来电压 方向相同,形成瞬时高压加在灯管两端,灯管内的惰性气体和汞蒸气电离, 使灯管导电而发光. 3.日光灯正常工作时镇流器的作用 由于交变电流不断通过镇流器的线圈,线圈中产生自感电动势,从而阻碍 线圈中电流的变化,镇流器就起着降压限流的作用.
2019年高中物理第一章电磁感应第六节自感现象及其应用讲义含解析粤教版选修3_2
自感现象及其应用1.当线圈中电流变化时,线圈本身产生自感电动势,这个电动势阻碍原电流的变化。
2.自感电动势的大小与通过线圈的磁通量变化的快慢和自感系数大小有关。
3.线圈越粗、越长、匝数越多,它的自感系数就越大。
此外,有铁芯的线圈自感系数比没有铁芯时大得多。
一、自感现象1.实验探究2.自感现象由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫做自感现象。
3.自感电动势在自感现象中产生的感应电动势,叫做自感电动势。
二、自感系数1.物理意义描述通电线圈自身影响自感电动势的特性的物理量,简称自感或电感。
2.影响因素线圈的形状、长短、匝数和有无铁芯。
线圈越粗、越长、匝数越多,其自感系数就越大,有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。
3.单位亨利,简称亨,符号是H,常用的较小单位有毫亨和微亨。
三、日光灯1.构造如图161所示,由灯管、镇流器和启动器组成。
图1612.灯管(1)工作原理:在高压激发下,灯管内两灯丝间的气体导电,发出紫外线,管壁上的荧光粉在紫外线的照射下发出可见光。
(2)气体导电的特点:只有当灯管两端的电压达到一定值时,气体才能电离导电;而要在灯管中维持一定大小的电流,所需的电压却低得多。
3.启动器的构造及作用(1)构造:双金属片(U形动触片和静触片)。
(2)作用:在开关闭合后,使电路短暂接通再将电路断开。
4.镇流器的作用(1)启动时产生瞬时高压使灯管发光。
(2)正常发光时,起着降压、限流的作用,保证日光灯的正常工作。
1.自主思考——判一判(1)线圈的自感系数与电流大小无关,与电流的变化率有关。
(×)(2)线圈自感电动势的大小与自感系数L有关,反过来,L与自感电动势也有关。
(×)(3)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。
(√)(4)自感现象中,感应电流一定与原电流方向相反。
(×)(5)一个线圈中的电流均匀增大,自感电动势也均匀增大。
粤教版物理选修3-2《第一章电磁感应》知识点总结
粤教版物理选修3-2《第一章电磁感应》知识点总结-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN选修3-2第一章电磁感应知识点总结一、电磁感应现象1、电磁感应现象与感应电流 .(1)利用磁场产生电流的现象,叫做电磁感应现象。
(2)由电磁感应现象产生的电流,叫做感应电流。
二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件:闭合电路....中磁通量发生变化.......。
2、产生感应电流的方法 .(1)磁铁运动。
(2)闭合电路一部分运动。
(3)磁场强度B变化或有效面积S变化。
注:第(1)(2)种方法产生的电流叫“动生电流”,第(3)种方法产生的电流叫“感生电流”。
不管是动生电流还是感生电流,我们都统称为“感应电流”。
3、对“磁通量变化”需注意的两点 .(1)磁通量有正负之分,求磁通量时要按代数和(标量计算法则)的方法求总的磁通量(穿过平面的磁感线的净条数)。
(2)“运动不一定切割,切割不一定生电”。
导体切割磁感线,不是在导体中产生感应电流的充要条件,归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。
4、分析是否产生感应电流的思路方法 .(1)判断是否产生感应电流,关键是抓住两个条件:①回路是闭合导体回路。
②穿过闭合回路的磁通量发生变化。
注意:第②点强调的是磁通量“变化”,如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化,那么不论低通量有多大,也不会产生感应电流。
- 2 -(2)分析磁通量是否变化时,既要弄清楚磁场的磁感线分布,又要注意引起磁通量变化的三种情况:①穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生变化。
②闭合回路的面积S发生变化。
③磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。
三、感应电流的方向1、楞次定律.(1)内容:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
①凡是由磁通量的增加引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加。
②凡是由磁通量的减少引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少。
2017-2018学年高中物理粤教版选修3-2学案:第一章 6
[目标定位] 1.知道什么是自感现象及自感电动势,会分析和解释自感现象.2.知道自感电动势的大小和自感系数有关,并知道影响自感系数的因素.3.知道日光灯的组成,能用自感的知识分析日光灯的启动及工作原理.一、自感现象1.自感:由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象.2.自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势.3.自感电动势对电流的作用:总是阻碍原电流的变化.电流增加时,感应电动势阻碍电流的增加;电流减小时,感应电动势阻碍电流的减小.4.实验与探究5.对电感线圈阻碍作用的理解(1)若电路中的电流正在改变,通电线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化,使得通过通电线圈的电流不能突变.(2)若电路中的电流是稳定的,通电线圈相当于一段导线,其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的.深度思考在断电自感现象中,电流减小时,自感线圈中的电流大小一定小于原先所通过电流的大小,为什么灯泡有时闪亮一下再熄灭?答案断电自感时,自感线圈中的电流大小一定小于原先所通过电流的大小,但是可能会大于灯泡中的电流,所以灯泡会闪亮.例1在如图1所示的甲、乙电路中,电阻R和灯泡电阻的阻值相等,自感线圈L的电阻值可认为是0,在接通开关S时,则()图1A.在电路甲中,A将渐渐变亮B.在电路甲中,A将先变亮,然后渐渐变暗C.在电路乙中,A将渐渐变亮D.在电路乙中,A将先由亮渐渐变暗,然后熄灭解析在电路甲中,当接通开关S时,通过与灯泡相连的自感线圈的电流突然增大,由于线圈的自感现象,开始时,自感线圈产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入,流入灯泡的电流很小;后来由于电流的不断流入,通过自感线圈的电流变化逐渐变慢,所以自感线圈的阻碍作用逐渐减小;当流过线圈的电流最大时,自感线圈就没有阻碍作用,所以通过灯泡的电流只能慢慢增大,故选项A正确.在电路乙中,当接通开关S时,通过自感线圈的电流突然增大,由于线圈的自感现象,开始时,自感线圈就产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入,流入线圈的电流很小(可认为是0),电路中的电流可以认为都是从灯泡通过的,以后自感线圈的阻碍作用逐渐减小,通过自感线圈的电流逐渐增大,而通过灯泡的电流逐渐减小,直到流过线圈的电流最大时,自感线圈就没有阻碍作用,又因为自感线圈L的电阻值可认为是0,所以通过灯泡的电流可认为是0,故选项D正确.答案AD分析通电自感需抓住三点:(1)通电瞬间自感线圈处相当于断路;(2)电流增大过程中自感线圈对电流有阻碍作用使线圈中的电流从0逐渐增大到稳定值;(3)电流稳定时自感线圈相当于导体.例2如图2(a)、(b)所示的电路中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,且小于灯泡A 的电阻,闭合开关S,使电路达到稳定,灯泡A发光,则()图2A.在电路(a)中,断开S,A将渐渐变暗B.在电路(a)中,断开S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗C.在电路(b)中,断开S,A将渐渐变暗D.在电路(b)中,断开S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗解析在电路(a)中,灯A和线圈L串联,它们的电流相同,断开S时,线圈上产生自感电动势,阻碍原电流的减小,流过灯A的电流逐渐减小,从而灯A只能渐渐变暗.在电路(b)中,电阻R和灯A串联,灯A的电阻大于线圈L的电阻,电流则小于线圈L中的电流,断开S时,电源不再给灯泡供电,而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小,通过R、A形成回路,灯A中电流突然变大,灯A将先变得更亮,然后渐渐变暗,故A、D正确.答案AD针对训练如图3所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,线圈L的电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值,在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开S,下列表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图象中,正确的是()图3答案 B解析在t=0时刻闭合开关S,由于线圈L产生自感电动势,阻碍电流通过,电源输出电流较小,路端电压较高,经过一段时间电路稳定,电源输出电流较大,路端电压较低.在t =t1时刻断开S,线圈L产生自感电动势,与灯泡构成闭合回路,灯泡D中有反向电流通过,所以表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图象中正确的是B.(1)断电时,自感线圈处相当于电源,其电流逐渐减小,不会发生突变.(2)断电时,灯泡会不会闪亮一下再熄灭取决于通过灯泡前后电流大小的关系.若断电前自感线圈电流I L大于灯泡的电流I D则灯泡会闪亮一下再熄灭;若断电前自感线圈中的电流I L小于或等于灯泡中的电流I D则不会出现闪亮,而是逐渐熄灭.(3)要注意断电前后通过灯泡的电流方向是否变化.二、自感系数1.描述通电线圈自身特性的物理量,简称自感或电感.2.线圈越粗、越长,匝数越多,其自感系数就越大;有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时大得多.3.单位:亨利,简称亨,符号是H.常用的较小单位有mH和μH.深度思考如何增大线圈的自感电动势?答案一是增大自感系数:可增大线圈的匝数,线圈的横截面积,插入铁芯;二是使电流变化加快.例3关于线圈的自感系数,下面说法正确的是()A.线圈的自感系数越大,自感电动势就一定越大B.线圈中电流等于零时,自感系数也等于零C.线圈中电流变化越快,自感系数越大D.线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定解析线圈的自感系数是由线圈本身的因素及有无铁芯决定的,与有无电流、电流变化情况都没有关系,故B、C错误,D正确;自感电动势的大小除了与自感系数有关外,还与电流的变化率有关,故A错误.答案 D对自感系数的理解(1)自感系数的大小由线圈本身的特性及有无铁芯决定,线圈越长,单位长度的匝数越多,自感系数越大.(2)自感系数与E、ΔI、Δt等均无关.三、日光灯1.构造日光灯的电路如图4所示,主要由灯管、镇流器和启动器组成.图42.日光灯的启动当开关闭合时,电源把电压加在启动器的两极之间,使氖气放电而发出辉光,辉光产生热量使U形动触片膨胀伸长,与静触片接触,从而接通电路,于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过,电路接通后,启动器中的氖气停止放电,U形动触片冷却收缩,两个触片分开,电路自动断开,通过镇流器的电流迅速减小,会产生很高的自感电动势,方向与原来电压方向相同,形成瞬间高压加在灯管两端,使灯管中的气体开始导电,于是日光灯管就成了通路开始导电发光.3.启动器的作用在日光灯电路中的作用为自动开关.4.镇流器(1)镇流器是一个带铁芯的线圈,其圈数很多且为闭合铁芯,自感系数很大.(2)作用:当启动日光灯时,镇流器利用自感现象产生瞬时的高电压;当日光灯正常发光时,镇流器又利用自感现象,对灯管起到降压限流作用.例4如图5甲为日光灯电路,图乙为启动器结构图.在日光灯正常工作的过程中()图5A.镇流器为日光灯的点亮提供瞬时高压B.镇流器维持灯管两端有高于电源的电压,使灯管正常工作C.灯管点亮发光后,启动器中两个触片是接触的D.灯管点亮发光后,镇流器起降压限流作用使灯管在较低的电压下工作解析日光灯刚发光时,镇流器在启动时产生瞬时高压,故A正确;灯管点亮发光后,镇流器起降压限流作用使灯管在较低的电压下工作,故B错误,D正确.灯管正常发光后,启动器不再工作,启动器中两个触片是分离的,故C错误.答案AD1.(对自感现象的理解)关于自感现象,下列说法中正确的是()A.自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象B.自感电动势总是阻止原电流的变化C.自感电动势的方向总与原电流方向相反D.自感电动势的方向总与原电流方向相同答案 A解析自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象,在自感现象中自感电动势总是阻碍原电流的变化,不是阻止,所以选项B错.当原电流减小时,自感电动势与原电流的方向相同,当原电流增加时,自感电动势与原电流方向相反,所以选项C、D错.2.(对通、断电自感的理解)(多选)如图6所示,带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器R的阻值相同,A1、A2是两个完全相同的电流表,则下列说法中正确的是()图6A.闭合S瞬间,电流表A1示数小于A2示数B.闭合S瞬间,电流表A1示数等于A2示数C.断开S瞬间,电流表A1示数大于A2示数D.断开S瞬间,电流表A1示数等于A2示数答案AD解析开关S闭合瞬间,线圈L产生自感电动势阻碍电流增大,所以此时电流表A1中的电流小于电流表A2中的电流,A项正确;开关断开瞬间,线圈L与A1、A2和R构成回路,线圈L中产生自感电动势,阻碍电流减小,所以A1、A2中电流也逐渐减小,但始终相等,D项正确.3.(对通、断电自感的理解)如图7所示的电路中A1和A2是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数很大的线圈,其阻值与R相同.在开关S接通和断开时,灯泡A1和A2亮暗的顺序是()图7A.闭合时A1先达最亮,断开时A1后灭B.闭合时A2先达最亮,断开时A1后灭C.闭合时A1先达最亮,断开时A1先灭D.闭合时A2先达最亮,断开时A2先灭答案 A解析当开关S闭合时,A1和A2同时亮,但由于自感现象的存在,线圈上产生自感电动势阻碍电流的增大,使通过线圈的电流从零开始逐渐增大,所以开始时电流几乎全部从A1通过,而该电流又将同时分两路通过A2和R,所以A1先达最亮,经过一段时间电路稳定后,A1和A2达到一样亮;当开关S断开时,电源电流立即为零,因此A2立即熄灭,而对A1,由于通过线圈的电流突然减小,线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小,使线圈L和A1组成的闭合电路中有感应电流,所以A1后灭.题组一对通、断电自感现象的分析1.如图1是用于观察自感现象的电路图,设线圈的自感系数很大,线圈的直流电阻R L与灯泡的电阻R满足R L≪R,则在开关S由闭合到断开的瞬间,可以观察到()图1A.灯泡立即熄灭B.灯泡逐渐熄灭C.灯泡有明显的闪亮现象D.只有在R L≫R时,才会看到灯泡有明显的闪亮现象答案 C解析S闭合,电路稳定时,由于R L≪R,那么I L≫I R,S断开的瞬间,流过线圈的电流I L 要减小,在L上产生的自感电动势要阻碍电流的减小,而灯泡与线圈形成闭合回路,流过线圈的电流I L通过灯泡,由于I L≫I R,因此灯开始有明显的闪亮现象,C正确,A、B错误.若R L ≫R ,则I L ≪I R ,这样灯泡不会有明显的闪亮现象,D 错.2.如图2所示,L 为一纯电感线圈(即电阻为零).A 是一个灯泡,下列说法正确的是( )图2A .开关S 闭合瞬间,无电流通过灯泡B .开关S 闭合后,电路稳定时,无电流通过灯泡C .开关S 断开瞬间,无电流通过灯泡D .开关S 闭合瞬间及稳定时,灯泡中均有从a 到b 的电流,而在开关S 断开瞬间,灯泡中有从b 到a 的电流答案 B解析 开关S 闭合瞬间,灯泡中的电流从a 到b ,线圈由于自感作用,通过它的电流将逐渐增加.开关S 闭合后,电路稳定时,纯电感线圈对电流无阻碍作用,将灯泡短路,灯泡中无电流通过.开关S 断开瞬间,由于线圈的自感作用,线圈中原有向右的电流将逐渐减小,线圈和灯泡形成回路,故灯泡中有从b 到a 的瞬间电流.3.如图3所示,多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计,两个定值电阻的阻值都是R ,开关S 原来打开,电流为I 0,现合上开关将一电阻短路,于是线圈中有自感电动势产生,此电动势( )图3A .有阻碍电流的作用,最后电流由I 0减小到零B .有阻碍电流的作用,最后电流总小于I 0C .有阻碍电流增大的作用,因而电流I 0保持不变D .有阻碍电流增大的作用,但电流最后还是增大到2I 0答案 D解析 当S 合上时,电路的电阻减小,电路中电流要增大,故L 要产生自感电动势,阻碍电路中的电流增大,但阻碍不是阻止;当S 闭合电流稳定后,L 的自感作用消失,电路的电流为I =E R=2I 0,D 项正确. 4.如图4所示,电感线圈L 的自感系数足够大,其电阻忽略不计,L A 、L B 是两个相同的灯泡,且在下列实验中不会烧毁,电阻R 2阻值约等于R 1的两倍,则( )图4A.闭合开关S时,L A、L B同时达到最亮,且L B更亮一些B.闭合开关S时,L A、L B均慢慢亮起来,且L A更亮一些C.断开开关S时,L A慢慢熄灭,L B马上熄灭D.断开开关S时,L A慢慢熄灭,L B闪亮后才慢慢熄灭答案 D解析由于灯泡L A与线圈L和R1串联,灯泡L B与电阻R2串联,当S闭合瞬间,通过线圈的电流突然增大,线圈产生自感电动势,阻碍电流的增大,所以L B比L A先亮,A、B选项错误;由于L A所在的支路电阻阻值较小,故稳定时电流较大,即L A更亮一些,当S断开瞬间,线圈产生自感电动势,两灯组成的串联电路中,电流从线圈中开始减小,即从I A减小,故L A慢慢熄灭,L B闪亮后才慢慢熄灭,C错误,D正确.5.如图5所示,E为电池,L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈,D1、D2是两个规格相同的灯泡,S是控制电路的开关.对于这个电路,下列说法中不正确的是()图5A.刚闭合S的瞬间,通过D1、D2的电流大小相等B.刚闭合S的瞬间,通过D1、D2的电流大小不相等C.闭合S待电路达到稳定后,D1熄灭,D2比S刚闭合时亮D.闭合S待电路达到稳定后,再将S断开的瞬间,D2立即熄灭答案 B解析刚闭合S的瞬间,由于线圈的阻碍作用,通过D1、D2的电流大小相等,A正确,B 错误.闭合S待电路达到稳定后,D1中无电流通过,D1熄灭,回路的电阻减小,电流增大,D2比S刚闭合时亮,C正确;闭合S待电路达到稳定后,再将S断开的瞬间,D2中无电流,立即熄灭,D正确.故选B.6.如图6所示的电路可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻,线圈两端并联一个电压表,用来测量自感线圈两端的直流电压,在实验完毕后,将电路拆去时应()图6A.先断开开关S1B.先断开开关S2C.先拆去电流表A D.先拆去电阻R答案 B解析当开关S1、S2闭合稳定后,线圈中的电流由a→b,电压表右端为“+”极,左端为“-”极,指针正向偏转,先断开开关S1或先拆去电流表A或先拆去电阻R的瞬间,线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源,其a端相当于电源的负极,b端相当于电源的正极,此时电压表上加了一个反向电压,使指针反偏,若反偏电压过大,会烧坏电压表,故应先断开开关S2,故选B.7.某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图7所示的电路.检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象.虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因.你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是()图7A.电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大C.线圈电阻偏大D.线圈的自感系数较大答案 C解析根据实物连线图画出正确的电路图,如图所示,当闭合开关S,电路稳定之后,小灯泡中有稳定的电流I A,自感线圈中有稳定的电流I L,当开关S突然断开时,电流I A立即消失,但是,由于自感电动势的作用,流过线圈的电流I L不能突变,而是要继续流动,于是,自感线圈和小灯泡构成了回路,如果I L>I A,则能观察到小灯泡闪亮一下再熄灭,线圈的自感系数越大,小灯泡延时闪亮的时间就越长.如果不满足I L>I A的条件,小灯泡只是延时熄灭,不会观察到闪亮一下再熄灭.可见灯泡未闪亮的根本原因是不满足I L>I A的条件,这是线圈电阻偏大造成的.故C正确.题组二自感现象中的图象问题8.在如图8所示的电路中,开关S是闭合的,此时流过线圈L的电流为i1,流过灯泡A的电流为i2,且i1>i2.在t1时刻将S断开,那么流过灯泡A的电流随时间变化的图象是下列图中的哪一个()图8答案 D解析开关S闭合时,L与A并联,其电流分别为i1和i2,方向都是从左向右.在断开S 的瞬间,灯A中原来从左向右的电流i2立即消失,但灯A与线圈L组成闭合回路,由于L 的自感作用,其中的电流i1不会立即消失,而是在回路中逐渐减弱,这段时间内灯A中有从右向左的电流通过.这时通过A的电流是从i1开始减弱,故正确选项为D.9.在如图9所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L 和一个滑动变阻器R.闭合开关S后,调整R,使L1和L2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流均为I.然后,断开S.若t′时刻再闭合S,则在t′前后的一小段时间内,正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是()图9答案 B解析 与滑动变阻器R 串联的L 2,没有自感,直接变亮,电流变化图象如A 中图线,C 、D 错误.与带铁芯的电感线圈串联的L 1,由于电感线圈的自感作用,电流逐渐变大,A 错误,B 正确.题组三 对自感系数及自感电动势的理解10.关于自感现象,下列说法正确的是( )A .感应电流一定和原电流方向相反B .线圈中产生的自感电动势较大时,其自感系数一定较大C .对于同一线圈,当电流变化较快时,线圈中的自感系数较大D .对于同一线圈,当电流变化较快时,线圈中的自感电动势也较大答案 D解析 自感现象中感应电动势的方向遵从楞次定律,当原电流减小时,自感电动势和自感电流与原电流方向相同;当原电流增大时,自感电流与原电流方向相反,所以A 错误;自感电动势的大小E 自=L ΔI Δt,所以自感电动势大不一定是由自感系数大引起的,有可能是电流的变化率很大引起的,所以B 错误;线圈自感系数的大小,由线圈本身决定,与线圈中有无电流以及电流变化的快慢无关,所以C 错误;由E 自=L ΔI Δt知,对于同一线圈,自感系数L 确定,当电流变化较快时,线圈中产生的自感电动势也较大,所以D 正确.11.(多选)下列说法正确的是( )A .当线圈中电流不变时,线圈中没有自感电动势B .当线圈中电流反向时,线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反C .当线圈中电流增大时,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反D .当线圈中电流减小时,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反答案 AC解析 线圈中电流不变时,自身电流产生的磁场的磁通量不变,线圈中不可能产生自感电动势,选项A 正确.当线圈中电流反向时,若电流大小不变,则不产生自感电动势,故选项B 错误;当线圈中电流增大时,电流产生的磁场的磁通量增大,根据楞次定律和右手定则可判断自感电动势的方向与原电流方向相反,选项C正确;同理可知选项D错误.题组四对日光灯工作原理的理解12.如图10所示的四个日光灯的接线图中,S1为启动器,S2为开关,L为镇流器,能使日光灯正常发光的是()图10A.①③B.②④C.①④D.④答案 A解析日光灯工作时,电流通过镇流器、灯丝,电源和启动器形成回路,使启动器发出辉光,相当于启动器短路接通,同时电流加热灯丝,灯丝发射电子,镇流器起控制加热电流的作用;之后启动器断开瞬间,镇流器产生很大的自感电动势,出现一个高电压加在灯管两端,灯管中的气体放电、发光,此时启动器已无作用.所以启动器可用手动的开关来代替(实际操作中,当启动器丢失或损坏时,可手持带绝缘皮的导线短接启动器然后再断开),图②中,当启动器动触片与触静片分离后,灯管和电源断开,②错,图④的错误是启动器断开时,镇流器不在电路中.故选A.13.(多选)如图11为日光灯电路,关于该电路,以下说法中正确的是()图11A.启动过程中,启动器断开瞬间镇流器L产生瞬时高压B.日光灯正常发光后,镇流器L使灯管两端电压低于电源电压C.日光灯正常发光后启动器是导通的D.图中的电源可以是交流电源,也可以是直流电源答案AB解析日光灯中镇流器的作用是,当启动器断开的瞬间产生瞬时高压,击穿灯管中的稀薄气体导电,而启动后自感电动势会使灯管两端的电压低于电源电压,故A、B均正确;灯管导通后,启动器断开,日光灯只能用交流电源供电,故C、D均错.。
高中创新设计物理粤教版选修3-2课件:第一章 6 自感现象及其应用
典例精析
例4
如图5甲为日光灯电路,图乙为启动器结构图.在日光灯正常工作 )
的过程中(
图5
A.镇流器为日光灯的点亮提供瞬时高压 B.镇流器维持灯管两端有高于电源的电压,使灯管正常工作 C.灯管点亮发光后,启动器中两个触片是接触的 D.灯管点亮发光后,镇流器起降压限流作用使灯管在较低的电压下工作
接通电源的瞬间,灯泡L1
自感
逐渐变亮 ,L2立刻变亮
断开开关的瞬间,灯泡L2 立刻熄灭,灯泡L1却是
阻碍 电流的增加
断电
自感
阻碍 电流的减小
闪亮一下,再逐渐熄灭
答案
5.对电感线圈阻碍作用的理解
(1) 若电路中的电流正在改变,通电线圈会产生自感电动势阻碍电路中
电流的变化,使得通过通电线圈的电流不能突变.
出辉光,辉光产生热量使 U 形动触片膨胀伸长,与静触片接触,从而
接通电路,于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过,电路接
通后,启动器中的氖气停止放电, U 形动触片冷却收缩,两个触片分
开,电路自动断开,通过镇流器的电流迅速减小,会产生很高的自感
电动势,方向与原来电压方向相同,形成瞬间高压加在灯管两端,使
灯管中的气体开始导电,于是日光灯管就成了通路开始导电发光.
3.启动器的作用 在日光灯电路中的作用为自动开关. 4.镇流器 (1)镇流器是一个带铁芯的 线圈 ,其圈数很多且为闭合铁芯,自感系数 很大. (2)作用:当启动日光灯时,镇流器利用 自感 现象产生瞬时的 高 电压; 当日光灯正常发光时,镇流器又利用自感现象,对灯管起到 降压限流 作用.
第一章 电磁感应
6 自感现象及其应用
目标 定位
1.知道什么是自感现象及自感电动势,会分析和解释自感现象. 2.知道自感电动势的大小和自感系数有关,并知道影响自感系数 的因素. 3.知道日光灯的组成,能用自感的知识分析日光灯的启动及工作 原理.
粤教版物理选修3-2《第一章电磁感应》知识点总结
粤教版物理选修3-2《第一章电磁感应》知识点总结选修3-2第一章电磁感应知识点总结一、电磁感应现象1、电磁感应现象与感应电流.(1)利用磁场产生电流的现象,叫做电磁感应现象。
(2)由电磁感应现象产生的电流,叫做感应电流。
二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件:闭合电路.........中磁通量发生变化..。
2、产生感应电流的方法.(1)磁铁运动。
(2)闭合电路一部分运动。
(3)磁场强度B变化或有效面积S变化。
注:第(1)(2)种方法产生的电流叫“动生电流”,第(3)种方法产生的电流叫“感生电流”。
不管是动生电流还是感生电流,我们都统称为“感应电流”。
- 2 -3、对“磁通量变化”需注意的两点.(1)磁通量有正负之分,求磁通量时要按代数和(标量计算法则)的方法求总的磁通量(穿过平面的磁感线的净条数)。
(2)“运动不一定切割,切割不一定生电”。
导体切割磁感线,不是在导体中产生感应电流的充要条件,归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。
4、分析是否产生感应电流的思路方法.(1)判断是否产生感应电流,关键是抓住两个条件:①回路是闭合导体回路。
②穿过闭合回路的磁通量发生变化。
注意:第②点强调的是磁通量“变化”,如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化,那么不论低通量有多大,也不会产生感应电流。
(2)分析磁通量是否变化时,既要弄清楚磁场- 3 -的磁感线分布,又要注意引起磁通量变化的三种情况:①穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生变化。
②闭合回路的面积S发生变化。
③磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。
三、感应电流的方向1、楞次定律.(1)内容:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
①凡是由磁通量的增加引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加。
②凡是由磁通量的减少引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少。
(2)楞次定律的因果关系:- 4 -- 5 -- 6 -闭合导体电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因,而感应电流的磁场的出现是(2)就电流而言,感应电流的磁场阻碍原电流的变化,即原电流增大时,感应电流磁场方向与原电流磁场方向相反;原电流减小时,感应电流磁场方向与原电流磁场方向相同。
2019-2020年高中物理第一章电磁感应第六节自感现象及其应用自我小测含解析粤教版选修3_2
自感现象及其应用一、单项选择题1.如图所示,L A和L B是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈,其电阻值与R相同.由于存在自感现象,在开关S闭合和断开时,灯L A和L B先后亮暗的顺序是().A.闭合时,L A先达到最亮;断开时,L A后熄灭B.闭合时,L B先达到最亮;断开时,L B后熄灭C.闭合时,L A先达到最亮;断开时,L A先熄灭D.闭合时,L B先达到最亮;断开时,L B先熄灭2.如下图所示,多匝电感线圈L的电阻和电池内阻都忽略不计,两个电阻的阻值都是R,开关S原来打开,电流,今合上开关将一电阻短路,于是线圈有自感电动势产生,这一电动势().A.有阻碍电流的作用,最后电流由I0减小到零B.有阻碍电流的作用,最后电流总小于I0C.有阻碍电流增大的作用,因而电流I0保持不变D.有阻碍电流增大的作用,但电流最后增大到2I0 3.在制作精密电阻时,为了消除使用过程中由电流变化而引起的自感现象,采用双线并绕的方法,如下图所示,其道理是().A.当电路中的电流变化时,两股导线产生的自感电动势相互抵消B.当电路中的电流变化时,两股导线产生的感应电流相互抵消C.当电路中的电流变化时,两股导线中原电流的磁通量相互抵消D.以上说法都不对4.如图所示,线圈L的自感系数很大,且其电阻可以忽略不计,L1、L2是两个完全相同的小灯泡.在开关S的闭合和断开的过程中,L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)().A.S闭合,L1亮度不变,L2亮度逐渐变亮,最后两灯一样亮;S断开,L2立即不亮,L1逐渐变亮B.S闭合,L1不亮,L2很亮;S断开,L1、L2立即不亮C.S闭合,L1、L2同时亮,而后L1逐渐熄灭,L2亮度不变;S断开,L2立即熄灭,L1亮一下才熄灭D.S闭合,L1、L2同时亮,而后L1逐渐熄灭,L2则逐渐变得更亮;S断开,L2立即熄灭,L1亮一下才熄灭二、双项选择题5.下列关于线圈自感系数的说法中,正确的是().A.自感电动势越大,自感系数也越大B.把线圈中的铁芯抽出,自感系数减小C.把线圈匝数增加一些,自感系数变大D.线圈中电流变化越快,自感系数越大6.如下图,L是自感系数很大、直流电阻很小的线圈,电表的零刻度都在表盘的中央,且量程均较大,闭合开关S,各表的指针都偏向零刻度的右边,则在断开开关的瞬间,指针偏向零刻度左边的是().A.A1B.A2C.A3 D.V三、非选择题7.如下图所示,设电源的电动势为E=10 V,内阻不计,L与R的电阻均为5 Ω,两灯泡的电阻均为R S=10 Ω.(1)求断开S的瞬间,灯泡L1两端的电压;(2)画出断开S前后一段时间内电流随时间的变化规律.8.某同学为了研究日光灯镇流器的限流作用,在日光灯正常发光后,将一只额定电压为100 V的灯泡并联在镇流器两端.当断开镇流器时,日光灯仍能正常发光,关闭电源后,重新开启日光灯时,只见灯泡闪烁,日光灯不亮.请你分析一下产生这些现象的原因.参考答案1.答案:A2.答案:D解析:当开关S闭合时,电路中电流将增大,电感线圈中产生自感电动势有阻碍原电流增大的作用,但不能阻止原电流的增大,电路稳定后电路中的电流仍增大到2I0.所以D项正确.3.答案:C解析:由于采用双线并绕的方法,当电流通过时,两股导线中的电流方向是相反的,不管电流怎样变化,任何时刻两股电流总是等大反向的,所产生的磁通量也是等大反向的,故总磁通量等于零,在该线圈中不会产生电磁感应现象,因此消除了自感,A、B两项错误,只有C项正确.4.答案:D解析:当开关S接通时,线圈L的自感系数很大,对电流的阻碍作用较大,相当于L1和L2串接后与电源相连,L1和L2同时亮,随着线圈L中电流的增大,线圈L的直流电阻不计,线圈L的分流作用增大,通过L1的电流逐渐减小为零.由于总电阻变小,总电流变大,通过L2的电流增大,L2变得更亮.当开关S断开时,L2中无电流,立即熄灭,而线圈L将要阻碍本身的电流变化,线圈L与L1组成闭合电路,L1要亮一下后再熄灭.综上所述,选项D正确.5.答案:BC解析:自感系数的大小是由线圈的匝数、材料、粗细、有无铁芯等因素决定的,与电流大小、自感电动势大小无关.匝数越多,自感系数越大;有铁芯时,自感系数显著增大.故选项A、D错误,选项B、C正确.6.答案:CD解析:由题意知,通过电流表和电压表的电流,流向哪一侧,指针向哪一侧偏转,断开S时,L产生自感电动势与A2、R、A3、V组成闭合回路,电流方向沿顺时针,故表针向左侧偏转的是A3、V.而A1中无电流通过.7.答案:(1)10 V (2)见解析.解析:(1)电路稳定工作时,由于a、b两点的电势相等,导线ab上无电流流过.因此通过L的电流为.流过L1的电流为.断开S的瞬间,由于线圈要维持I L不变,而与L1组成闭合回路,因此通过L1的最大电流为1 A.所以此时L1两端的电压为U=I L·R S=10 V(正常工作时为5 V).(2)断开S前,流过L1的电流为0.5 A不变,而断开S的瞬间,通过L1的电流突变为1 A,且方向也发生变化,然后渐渐减小到零,所以它的图象应为如图所示(t0为断开S的时刻).注:从t0开始,电流持续的时间实际上是很短的.8.答案:见解析.解析:当日光灯正常发光时,灯管两端的电压在100~120 V,镇流器上分担了100 V左右的电压.所以,当灯管正常发光时,将一只额定电压为100 V的灯泡并联在镇流器两端,当断开镇流器时,灯泡与灯管串联,所以两者均正常发光.接着关闭电源、重新启动时,由于没有镇流器,不能为灯管提供瞬时高压,所以日光灯管不亮,而启动器不间断地闭合、断开……所以只见灯泡闪烁.。
高中物理 第一章 电磁感应 第六节 自感现象及其应用学案 粤教版选修32
第六节 自感现象及其应用4.日光灯的原理.一、自感现象1.自感现象当一个线圈中的电流发生变化时,它所产生的变化磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势,同样它本身也会激发出感应电动势.这种由于导体本身的电流发生变化而使自身产生电磁感应的现象,叫做自感现象.2.自感电动势由自感而产生的感应电动势叫做自感电动势.二、自感系数自感系数L 简称自感或电感,它跟线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关,线圈的横截面积越大、线圈绕制得越密、匝数越多,它的自感系数就越大.另外有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大.单位亨利,符号是H .常用的还有毫亨(mH )和微亨(μH ),换算关系是1 H =103 mH =106 μH.预习交流1自感电动势与什么因素有关呢?答案:根据法拉第电磁感应定律E =n ΔΦΔt,在自感现象中,由于磁通量的变化是由电流的变化引起的,故自感电动势的大小应与电流的变化快慢、线圈的自感系数有关.三、日光灯1.主要组成灯管、镇流器和启动器.2.灯管(1)工作原理:管中气体导电时发出紫外线,荧光粉受其照射发出可见光.可见光的颜色由荧光粉的种类决定.(2)气体导电的特点:灯管两端的电压达到一定值时,气体才能导电;而要在灯管中维持一定大小的电流,所需的电压却低得多.预习交流2在高电压的激发下,日光灯的灯管才能发光.这个使日光灯的灯管发光的高电压是由谁来提供的?答案:镇流器中的电流急剧减小,会产生很高的自感电动势,这个自感电动势与电源电压加在一起,形成一个瞬时高电压,加在灯管两端,使灯管中的气体放电,日光灯被点亮.一、自感现象1.当线圈中的电流发生变化时,在线圈自身中是否会发生电磁感应现象?答案:当线圈中的电流发生变化时,穿过线圈的磁通量发生变化,在线圈中会产生感应电动势,所以会发生电磁感应现象,这种电磁感应现象叫自感.2.如何确定自感电动势的方向?自感电动势的作用又是什么?答案:(1)自感电动势的方向当原电流增大时,自感电动势的方向与原电流方向相反;当原电流减小时,自感电动势方向与原电流方向相同(即增反减同).(2)自感电动势的作用阻碍原电流的变化,而不是阻止,原电流仍在变化,只是使原电流的变化时间变长,即总是起着推迟电流变化的作用.3.通过学习我们知道:自感现象可以分为通电自感和断电自感.通过实验演示可知,在断电过程中,有时灯泡闪亮一下再熄灭,有时灯泡只会延迟一段时间再熄灭,请分析出现上述两种现象的原因是什么.答案:在电源断开后灯泡又亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比原电路中的电流大.要想使灯泡闪亮一下再熄灭,就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡.而当线圈电阻大于灯泡电阻,则灯泡只会延迟一段时间再熄灭.4.如图所示,当电路的开关断开后,灯泡的发光还会持续一段时间,有的灯泡甚至比原来还亮一些,请你思考一下这些能量是从哪里来的.答案:当电路开关闭合后电路中的电流从无到有,磁场也从无到有,电源把电能储存在线圈中的磁场中.当开关断开后,线圈中的磁场能转化为电能,从而使灯泡的发光持续一段时间.5.取一根长约1米的漆包线绕在一把锉刀上,再让一节干电池的正极与锉刀接触,负极则与导线的一端接触.手执导线的另外一端,让裸露的导线头在锉刀上来回刮动(如图所示),你观察到了什么现象?想一想,为什么会发生这一现象?答案:有电火花产生.由于锉面不平,刮动时,电路不断通断,出现自感现象,产生火花放电.在如图所示的电路中,a、b为两个完全相同的灯泡,L为自感线圈,E为电源,S为开关.关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序,下列说法正确的是().A .合上开关,a 先亮,b 后亮;断开开关,a 、b 同时熄灭B .合上开关,b 先亮,a 后亮;断开开关,a 先熄灭,b 后熄灭C .合上开关,b 先亮,a 后亮;断开开关,a 、b 持续发光一段时间后,同时熄灭D .合上开关,a 、b 同时亮;断开开关,b 先熄灭,a 后熄灭答案:C解析:由于L 是自感线圈,当合上S 时,自感线圈L 将产生自感电动势,阻碍电流的流过,故b 灯先亮,而a 灯后亮.当S 断开时,a 、b 组成回路,L 产生自感电动势阻碍电流的减弱,a 、b 持续发光一段时间后,同时熄灭,故选项C 正确.1.自感电动势阻碍原电流的变化,而不是阻止,只是使原电流的变化时间变长,即自感电动势总是起着推迟电流变化的作用.2.自感电动势仍是感应电动势,所以可用楞次定律来判断其方向:当原电流增大时,自感电动势方向与原电流方向相反;当原电流减小时,自感电动势方向与原电流方向相同.3.自感电动势的大小E =L ΔI Δt.它可以超出线圈两端的原电压. 二、日光灯1.通过学习,我们知道自感现象可分为断电自感和通电自感,你知道在使日光灯灯管发光的过程中,应用了哪种自感现象吗?答案:断电自感.2.仔细阅读教材后,你认为启动器在日光灯电路中的作用是什么?答案:电路中的开关闭合后,电源电压加在启动器的静、动触片之间,使氖泡内的氖气放电,放电产生的热量使U 形动触片膨胀伸长,跟静触片接触,把电路接通.电路接通后,电流通过U 形动触片,由于动触片电阻很小,产生热量较少,U 形动触片冷却收缩,与静触片分离,使电路自动断开.所以说启动器在日光灯电路中相当于一个自动开关.3.有很多同学的家里使用的节能灯也是日光灯.它们与白炽灯相比,所消耗的电功率仅为相同亮度白炽灯的15~13,你知道它节能的原因吗? 答案:(1)日光灯管发光后,电阻小,要求电流小,且日光灯管是用交流电源(大小与方向都随时变化的电流)供电,此时镇流器产生自感电动势,阻碍电流的变化,从而在灯管正常发光时起到降压限流的作用,保证日光灯管的正常工作.(2)日光灯由于靠离子导电,电阻很小,故电流的热效应小,故日光灯能节省电能.如图所示是日光灯的结构示意图,若按图示的电路连接,关于日光灯发光的情况,下列叙述中正确的是( ).A .S 接通,S 、S 断开,日光灯就能正常发光B .S 1、S 2接通,S 3断开,日光灯就能正常发光C .S 3断开,接通S 1、S 2后,再断开S 2,日光灯就能正常发光D .当日光灯正常发光后,再接通S 3,日光灯仍能正常发光答案:C解析:当S 1接通,S 2、S 3断开时,电源电压220 V 直接加在灯管两端,达不到灯管启动的高压值,日光灯不能发光,选项A 错误.当S 1、S 2接通,S 3断开时,灯丝两端被短路,电压为零,不能使气体电离导电,日光灯不能发光,选项B 错误.当日光灯正常发光后,再接通S 3,则镇流器被短路,灯管两端电压过高,会损坏灯管,选项D 错误.只有当S 1、S 2接通,灯丝被预热,发出电子,再断开S 2,镇流器中产生很大的自感电动势,和电源电压一起加在灯管两端,使气体电离,日光灯正常发光,选项C 正确.日光灯的工作原理1.启动:开关闭合后,电源电压加在启动器两极,使氖气放电,发辉光,产生热量,使U 形触片膨胀,跟静触片接触使电路接通.电路接通后,氖气停止放电,U 形动触片冷却收缩,两触片分开,电路断开.电路断开的瞬间,镇流器产生很高的自感电动势,其方向与原电压方向相同,共同加在灯管两端,使汞蒸气放电,日光灯开始工作.2.正常发光:日光灯正常发光时,镇流器与两灯丝及灯管内的汞蒸气组成电路,由于镇流器的线圈的自感现象,阻碍通过灯管的电流变化,起降压限流作用,确保日光灯正常工作.1.关于自感现象,下列说法中正确的是( ).A .自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象B .自感电动势总是阻止原电流的变化C .自感电动势的方向总与原电流方向相反D .自感电动势的方向总与原电流方向相同答案:A解析:自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象,在自感现象中自感电动势总是阻碍原电流的变化,不是阻止,所以B 项错;当原电流减小时,自感电动势与原电流的方向相同,当原电流增加时,自感电动势与原电流方向相反,所以C 、D 两项错.2.下列关于线圈中自感电动势的大小的说法中正确的是( ).A .电流变化越大,自感电动势越大B .电流变化越快,自感电动势越大C .通过线圈的电流为0的瞬间,自感电动势为0D .通过线圈的电流为最大值的瞬间,自感电动势最大答案:B解析:由E =L ΔI Δt可知,自感电动势的大小与电流的变化率成正比,与电流的大小及电流变化的大小无关,故选项A 、C 、D 错误,选项B 正确.3.如下图所示电路中,L 是一个带铁芯的线圈,R 为纯电阻,两支路的直流电阻相等,A 1、A 2为双向电流表,在接通和断开开关S 的瞬间,两电流表的读数I 1、I 2分别是( ).A .I 1<I 2,I 1>I 2B .I <I ,I =IC.I1<I2,I1<I2D.I1=I2,I1<I2答案:B解析:接通开关S时,由于L中的自感电动势阻碍电流的增大,所以I1<I2;断开开关S时,L中的自感电动势阻碍电流的减小,通过L、A1、A2、R回路放电,所以I1=I2.4.如下图所示的四个日光灯的接线图中,S1为启动器,S2为电键,L为镇流器,能使日光灯正常发光的是().A.①③ B.②④C.①④ D.②③答案:A解析:日光灯工作时,电流通过镇流器、灯丝,电源和启动器形成回路,使启动器发出辉光,相当于启动器短路接通,同时电流加热灯丝,灯丝发射电子,镇流器起控制加热电流的作用;之后启动器断开瞬间,镇流器产生很大的自感电动势,出现一个高电压加在灯管两端,灯管中的气体放电、发光,此时启动器已无作用.所以启动器可用手动的开关来代替(实际操作时,当启动器丢失或损坏时,可手持带绝缘皮的导线短接启动器然后再断开),图④的错误是不能让镇流器短路.5.如图所示的电路中,L为自感线圈,R是一个灯泡,E是电源.当S闭合瞬间,通过电灯的电流方向是________;当S切断瞬间,通过电灯的电流方向是________.答案:A→B B→A解析:当S断开瞬间,由于电源提供给R及线圈的电流很快消失,因此线圈要产生一个和原电流方向相同的自感电动势为阻碍原电流减小,所以线圈此时相当于一个电源,与电灯R构成放电电路.故流经R的电流方向是B→A.。
高中物理第1章电磁感应第6节自感现象及其应用学业分层测评粤教版选修3-2
弱,不适于照明,选项 A 正确.电容器的作用是在动、静触片分离时不产生火花,以避免
烧毁触片,选项 C 正确.灯管内汞蒸气在高电压导通,炽热灯丝发出的大量电子与汞原子
碰撞而放出紫外线,荧光物质在紫外线照射下发出可见光,选项
B、 D 均错误.
5/6
14. 如图 1-6-11 所示为研究自感实验电路图,并用电流传感器显示出在
【答案】 AC t = 1×10 -3 s
时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈
L 的电流 ( 如图 1-6-12) .已知电源电动势 E= 6
V,内阻不计,灯泡 R1 的阻值为 6 Ω ,电阻 R的阻值为 2 Ω.求:
图 1-6-11
【答案】
图 1-6-12
(1) 线圈的直流电阻 RL 的值是多少?
2/6
【答案】 D 6.如图 1-6-8 所示是用于观察自感现象的电路图.设线圈的自感系数较大,线圈的直 流电阻 RL 与灯泡的电阻 R 满足 RL? R,则在开关 S 由闭合到断开的瞬间,可以观察到
()
图 1-6-8
A.灯泡立即熄灭
B.灯泡逐渐熄灭
C.灯泡有明显的闪亮现象
D.只有在 RL? R时,才会看到灯泡有明显的闪亮现象
向, B 正确.
【答案】 B
13. ( 多选 ) 下列对日光灯元件的认识,正确的是 (
)
A.启动器氖管内的氖气在较低电压下发光,但不适于照明
B.灯管内的汞静触片在分离时不产生火花
D.灯管内壁的荧光物质是在灯丝发出的电子激发下发光的
【解析】 启动器相当于自动开关,配合镇流器产生瞬时高压,启动器发光时间短且
11 5~ 3
B.灯管内气体的击穿电压和正常工作电压都是
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自感现象及其应用
一、单项选择题
1.如图所示,L A 和L B 是两个相同的小灯泡,L 是一个自感系数相当大的线圈,其电阻值与R 相同.由于存在自感现象,在开关S 闭合和断开时,灯L A 和L B 先后亮暗的顺序是( ).
A .闭合时,L A 先达到最亮;断开时,L A 后熄灭
B .闭合时,L B 先达到最亮;断开时,L B 后熄灭
C .闭合时,L A 先达到最亮;断开时,L A 先熄灭
D .闭合时,L B 先达到最亮;断开时,L B 先熄灭
2.如下图所示,多匝电感线圈L 的电阻和电池内阻都忽略不计,两个电阻的阻值都是R ,开关S 原来打开,电流02E I R
=
,今合上开关将一电阻短路,于是线圈有自感电动势产生,这一电动势( ). A .有阻碍电流的作用,最后电流由I 0减小到零
B .有阻碍电流的作用,最后电流总小于I 0
C .有阻碍电流增大的作用,因而电流I 0保持不变
D .有阻碍电流增大的作用,但电流最后增大到2I 0
3.在制作精密电阻时,为了消除使用过程中由电流变化而引起的自感现象,采用双线并绕的方法,如下图所示,其道理是( ).
A .当电路中的电流变化时,两股导线产生的自感电动势相互抵消
B .当电路中的电流变化时,两股导线产生的感应电流相互抵消
C .当电路中的电流变化时,两股导线中原电流的磁通量相互抵消
D .以上说法都不对
4.如图所示,线圈L 的自感系数很大,且其电阻可以忽略不计,L 1、L 2是两个完全相同的小灯泡.在开关S 的闭合和断开的过程中,L 1、L 2的亮度变化情况是(灯丝不会断)( ).
A .S 闭合,L 1亮度不变,L 2亮度逐渐变亮,最后两灯一样亮;S 断开,L 2立即不亮,L 1逐渐变亮
B .S 闭合,L 1不亮,L 2很亮;S 断开,L 1、L 2立即不亮
C .S 闭合,L 1、L 2同时亮,而后L 1逐渐熄灭,L 2亮度不变;S 断开,L 2立即熄灭,L 1亮一下才熄灭
D .S 闭合,L 1、L 2同时亮,而后L 1逐渐熄灭,L 2则逐渐变得更亮;S 断开,L 2立即熄灭,L 1亮一下才熄灭
二、双项选择题
5.下列关于线圈自感系数的说法中,正确的是( ).
A.自感电动势越大,自感系数也越大
B.把线圈中的铁芯抽出,自感系数减小
C.把线圈匝数增加一些,自感系数变大
D.线圈中电流变化越快,自感系数越大
6.如下图,L是自感系数很大、直流电阻很小的线圈,电表的零刻度都在表盘的中央,且量程均较大,闭合开关S,各表的指针都偏向零刻度的右边,则在断开开关的瞬间,指针偏向零刻度左边的是().
A.A1 B.A2 C.A3 D.V
三、非选择题
7.如下图所示,设电源的电动势为E=10 V,内阻不计,L与R的电阻均为5 Ω,两灯泡的电阻均为R S=10 Ω.
(1)求断开S的瞬间,灯泡L1两端的电压;
(2)画出断开S前后一段时间内电流随时间的变化规律.
8.某同学为了研究日光灯镇流器的限流作用,在日光灯正常发光后,将一只额定电压为100 V的灯泡并联在镇流器两端.当断开镇流器时,日光灯仍能正常发光,关闭电源后,重新开启日光灯时,只见灯泡闪烁,日光灯不亮.请你分析一下产生这些现象的原因.
参考答案
1.答案:A
2.答案:D
解析:当开关S闭合时,电路中电流将增大,电感线圈中产生自感电动势有阻碍原电流增大的作用,但不能阻止原电流的增大,电路稳定后电路中的电流仍增大到2I0.所以D项正确.
3.答案:C
解析:由于采用双线并绕的方法,当电流通过时,两股导线中的电流方向是相反的,不管电流怎样变化,任何时刻两股电流总是等大反向的,所产生的磁通量也是等大反向的,故总磁通量等于零,在该线圈中不会产生电磁感应现象,因此消除了自感,A、B两项错误,只有C项正确.
4.答案:D
解析:当开关S接通时,线圈L的自感系数很大,对电流的阻碍作用较大,相当于L1和L2串接后与电源相连,L1和L2同时亮,随着线圈L中电流的增大,线圈L的直流电阻不计,线圈L的分流作用增大,通过L1的电流逐渐减小为零.由于总电阻变小,总电流变大,通过L2的电流增大,L2变得更亮.当开关S断开时,L2中无电流,立即熄灭,而线圈L将要阻碍本身的电流变化,线圈L与L1组成闭合电路,L1要亮一下后再熄灭.综上所述,选项D 正确.
5.答案:BC
解析:自感系数的大小是由线圈的匝数、材料、粗细、有无铁芯等因素决定的,与电流大小、自感电动势大小无关.匝数越多,自感系数越大;有铁芯时,自感系数显著增大.故选项A、D错误,选项B、C正确.
6.答案:CD
解析:由题意知,通过电流表和电压表的电流,流向哪一侧,指针向哪一侧偏转,断开S时,L产生自感电动势与A2、R、A3、V组成闭合回路,电流方向沿顺时针,故表针向左侧偏转的是A3、V.而A1中无电流通过.
7.答案:(1)10 V (2)见解析.
解析:(1)电路稳定工作时,由于a、b两点的电势相等,导线ab上无电流流过.因此
通过L的电流为
10
A 1 A
210
L
E
I
R
=
==.
流过L1的电流为
S
10
A0.5 A 220
S
E
I
R =
==.
断开S的瞬间,由于线圈要维持I L不变,而与L1组成闭合回路,因此通过L1的最大电流为1 A.所以此时L1两端的电压为U=I L·R S=10 V(正常工作时为5 V).
(2)断开S前,流过L1的电流为0.5 A不变,而断开S的瞬间,通过L1的电流突变为1 A,且方向也发生变化,然后渐渐减小到零,所以它的图象应为如图所示(t0为断开S的时刻).注:从t0开始,电流持续的时间实际上是很短的.
8.答案:见解析.
解析:当日光灯正常发光时,灯管两端的电压在100~120 V,镇流器上分担了100 V 左右的电压.所以,当灯管正常发光时,将一只额定电压为100 V的灯泡并联在镇流器两端,当断开镇流器时,灯泡与灯管串联,所以两者均正常发光.接着关闭电源、重新启动时,由于没有镇流器,不能为灯管提供瞬时高压,所以日光灯管不亮,而启动器不间断地闭合、断开……所以只见灯泡闪烁.。